DE2933678C2

DE2933678C2 -

Info

Publication number: DE2933678C2
Application number: DE2933678A
Authority: DE
Inventors: Yvon Pau Fr Castel
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-20
Publication date: 1988-04-21
Also published as: BE878366A; GB2029873B; NL7906431A; FR2434922B1; NO155819B; JPS5559295A; NO792769L; GB2029873A; US4331207A; JPS6142077B2; CA1120028A; DE2933678A1; FR2434922A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umkehrvorrichtung für die Zirkulations richtung eines Benetzungsfluids bzw. Irrigationsfluids auf dem Niveau eines Bohrwerkzeugs, wie beispielsweise jedoch nicht aus schließlich eines Bohrwerkzeugs, das einen Unterdruck auf dem Niveau der Schneidfront beim Bohren von Böden erzeugt.The invention relates to a reversing device for the circulation direction of a wetting fluid or irrigation fluid on the Level of a drilling tool, such as but not from finally a drilling tool that has a vacuum on the Level of the cutting front generated when drilling floors.

Eine solche Vorrichtung, die in der FR-PS 15 67 862 beschrie ben ist, umfaßt einen Werkzeugkörper, wenigstens einen Boden angriffsbereich, der durch diesen Werkzeugkörper getragen ist und der eine Schneidfront begrenzt sowie Einrichtungen, um in der Zone des Vorrichtungskörpers einen Unterdruck bezüglich Drucks zu erzeugen, der auf dem Niveau des Angriffsbereichs herrscht. Letzterer ist mit der Unterdruckzone über wenig stens einen Kanal zum Heben des Bohrkleins verbunden, während ein Bohrfluidabzugskanal, der die Unterdruckzone durchsetzt, in den Ringraum zwischen Bohrkolonne und Wandung des gebohrten Loches über wenigstens eine außerhalb dieses Angriffsbereichs befindliche Öffnung mündet, wobei der Bohrfluiddurchsatz zwi schen der Öffnung dieses Abzugskanals und dem Angriffsbereich begrenzt ist.Such a device, which was described in FR-PS 15 67 862 ben includes a tool body, at least one bottom area of attack carried by this tool body and which limits a cutting front as well as facilities to get in negative pressure in the zone of the device body To generate pressure at the level of the area of attack prevails. The latter is little with the negative pressure zone least one channel for lifting the cuttings connected while a drilling fluid drainage channel that passes through the vacuum zone, in the annulus between the drilling column and the wall of the drilled Hole over at least one outside of this area of attack located opening opens, the drilling fluid throughput between opening of this duct and the area of attack is limited.

Auf diese Weise erhält man bei Normalbetrieb eine Zentripetal benetzung bzw. "Bewässerung" der Schneidfront, d. h. welche von der Wandung gegen die Mitte des Bohrlochs gerichtet ist.In this way, a centripetal is obtained during normal operation wetting or "irrigation" of the cutting front, d. H. Which is directed from the wall towards the center of the borehole.

Die Erfindung zeigt jedoch, daß es manchmal notwendig ist, momentan eine Zentrifugalbewässerung der Schneidfront zu er halten, d. h. eine solche, die von der Mitte gegen die Bohr lochwandung gerichtet ist. Dies ist beispielsweise notwendig, wenn die Bohrung eine Schicht durchsetzt, die ein Fluid wie einen Kohlenwasserstoff enthält, und zwar bei einem Druck, der höher als der gegen die Schneidfront herrschende ist, oder auch, wenn man einen Verlust an Benetzungsfluid, das in die geologischen Formationen eindringt, feststellt.However, the invention shows that sometimes it is necessary centrifugal irrigation of the cutting front hold, d. H. one that from the center against the Bohr hole wall is directed. For example, this is necessary when the hole passes through a layer that has a fluid like contains a hydrocarbon at a pressure which is higher than the one against the cutting front, or even if you have a loss of wetting fluid, that penetrates into the geological formations.

Bekannt sind Einrichtungen, wie beispielsweise in der US-PS 28 05 043 und der FR-PS 20 71 262 beschrieben, bei denen die Verschiebung eines beweglichen Bauteils in der Wandung der Bohrkolonne eingearbeitete Öffnungen freilegt, über die das Bohrfluid teilweise oder insgesamt abgeleitet wird. Diese Einrichtungen vermindern oder unterbinden die "Bewässerung" des Werkzeugs, sie erlauben jedoch nicht eine Umkehr der Strömungsrichtung des Bohrfluids auf dem Niveau des Werkzeugs.Devices are known, such as in the US-PS 28 05 043 and FR-PS 20 71 262 described, in which the Displacement of a movable component in the wall of the Drilled column uncovered openings through which the Drilling fluid is partially or wholly derived. These Facilities reduce or prevent "irrigation" of the tool, but they do not allow a reversal of the Direction of flow of drilling fluid at the level of the tool.

Einrichtungen zur Umkehr der Zirkulationsrichtung des Bohr fluids sind an sich bekannt. Eine Ausführungsform für solche Einrichtungen ist in Fig. 3 des Zusatzes 20 92 646 zur FR-PS 15 67 862 beschrieben. Diese Einrichtungen verwenden im allgemeinen ein Verschlußelement wie beispielsweise eine Kugel, die in die Bohrkolonne eingeführt ist, um eine erste Öffnung zu verschließen und unter der Wirkung des Bohrfluids die Verschiebung eines beweglichen Bauteils hervorzurufen, das eine zweite Öffnung freilegt, über die das Bohrfluid zirkuliert, um das Werkzeug in umgekehrter Strömungsrichtung zu "bewässern".Means for reversing the direction of circulation of the drill fluids are known per se. An embodiment for such Devices is in Fig. 3 of the addition 20 92 646 for FR-PS 15 67 862 described. Use these facilities generally a closure element such as one Ball, which is inserted into the drilling column to a first Closing the opening and under the action of the drilling fluid cause the displacement of a moving component, which exposes a second opening through which the drilling fluid circulates to the tool in reverse flow to "irrigate".

Will man die ursprüngliche Zirkulation des Bohrfluids wieder herstellen, so muß man dieses Verschlußelement zurückziehen, indem man ein geeignetes Fangwerkzeug verwendet oder indem man die Bohrvorrichtung wieder an die Oberfläche bringt. Die se Vorgänge sind jedoch, um sie zu verwirklichen, sehr lang wierig.If you want the original circulation of the drilling fluid again produce, you have to withdraw this closure element, by using a suitable catching tool or by to bring the drilling device back to the surface. The However, these processes are very long to achieve difficult.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art soll erfindungsgemäß erreicht werden, daß die Zirkulations richtung des Bohrfluids schnell verändert werden kann und daß man alternativ von einer Zentrifugalirrigation ("Be wässerung") auf eine Zentripetalirrigation ("Bewässerung") und umgekehrt immer dann übergehen kann, wenn sich dies während des Bohrens als notwendig erweist.Starting from a device of the type mentioned should be achieved according to the invention that the circulation direction of the drilling fluid can be changed quickly and that one alternatively by centrifugal irrigation ("Be irrigation ") on a centripetal irrigation (" irrigation ") and vice versa can go over when this happens proves necessary during drilling.

Erreicht wird dies überraschend dadurch, daß das Verteiler organ für das unter Druck stehende Fluid unter der Wirkung der Zirkulation des Druckfluids verschiebbar und so ausge bildet ist, daß es von einer in die andere Stellung durch eine Wechselfolge von Inzirkulationsetzen und Unterbrechen der Zirkulation des Bohrfluids ausgebildet ist.This is surprisingly achieved in that the distributor organ for the pressurized fluid under the action the circulation of the pressure fluid displaceable and so out is that it moves from one position to the other an alternation of circulation and interruption the circulation of the drilling fluid is formed.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Diese zeigen inFor example, embodiments of the invention are now intended explained in more detail with reference to the drawings will. These show in

Fig. 1A bis 1D im Schnitt eine Ausführungsform der Vorrich tung, wie sie in einer Bodenbohrvorrichtung verwendet wird; FIGS. 1A to 1D tung an embodiment of the Vorrich in section, as it is used in a Bodenbohrvorrichtung;

Fig. 2 das Profil des Mechanismus, der die Axial verschiebungen des röhrenförmigen Elements begrenzt; und Figure 2 shows the profile of the mechanism that limits the axial displacements of the tubular element. and

Fig. 3A bis 3J die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung. FIGS. 3A-3J, the operation of the device according to the invention.

Die Fig. 1A bis 1D zeigen schematisch im Vertikalschnitt aufeinanderfolgende Abschnitte der Vorrichtung nach der Er findung, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist. In ihrem oberen Teil (Fig. 1A) ist die Vorrichtung 1 am freien Ende einer Bohrkolonne 2 über irgend eine bekannte Einrichtung, bei spielsweise ein Gewinde 3 befestigt. Am unteren Teil (Fig. 1D) ist die Umkehreinrichtung durch ein Organ an sich bekannter Art 4 verlängert, das in der Lage ist, einen Unterdruck in Höhe der Schneidfront beim Bohren von Böden zu erzeugen und dabei wie oben angegeben arbeitet. Am unteren Ende des Organs 4 ist ein Bohrwerkzeug 5 mit einem mittigen Kanal 6 befestigt. FIGS. 1A to 1D schematically show the apparatus in vertical section successive portions after he invention, which is generally designated 1. In its upper part ( Fig. 1A), the device 1 is attached to the free end of a drilling column 2 via any known device, for example a thread 3 . At the lower part ( Fig. 1D), the reversing device is extended by an organ known per se type 4 , which is able to generate a negative pressure at the level of the cutting front when drilling soils and thereby works as indicated above. At the lower end of the organ 4 , a drilling tool 5 with a central channel 6 is attached.

Das keinen Teil der Erfindung bildende Werkzeug ist nicht dargestellt. Nur der obere Teil, der über ein Gewinde an das Organ 4 angeschlossen wird, ist in Fig. 1D sichtbar.The tool not forming part of the invention is not shown. Only the upper part, which is connected to the organ 4 via a thread, is visible in FIG. 1D.

Das keinen Teil der Erfindung bildende Teil 4 ist schemati siert; dieses Organ 4 ist jedoch aus so vielen Bauteilen, wie zu seiner Realisierung notwendig, zusammengesetzt.The part 4 not forming part of the invention is schematized; However, this organ 4 is composed of as many components as are necessary for its implementation.

Zusammengefaßt: dieses Organ 4 umfaßt einen mittigen Kanal 7 von Venturibauart, der direkt mit der mittigen Bohrung 6 des Werkzeugs in Verbindung steht. Am Eintritt des Venturi rohrs erzeugt eine Düse 8 einen Fluidstrahl, der in einer Richtung entgegengesetzt zur Fortschrittsrichtung des Bohr werkzeugs gerichtet ist. Das Zusammenwirken von Venturirohr 7 und Düse 8 erzeugt einen Unterdruck, der über den Kanal 6 gegen die Schneidfront des Bohrwerkzeugs übertragen wird, die mit Bohrfluid über den Ringraum gespeist ist, der zwischen dem Organ 4 und der Wandung des Bohrlochs begrenzt ist. Im oberen Teil des Organs 4 läßt ein Separator 9 den mittleren Teil der aus dem Venturirohr 7 austretenden Fluid strömung passieren. Dieser Strömungsteil wird über einen Kanal 10 (gestrichelt in Fig. 1C) im Kreislauf rückgeführt und "bewässert" von neuem das Werkzeug 5 wie oben angegeben. Der verbleibende Teil des mit Bohrklein beladenen Fluids wird gegen die Oberfläche über einen Kanal 11 abgezogen, der in den Ringraum unter einer gewissen Entfernung oberhalb des Ortes mündet, wo der Kanal 10 mündet.In summary: this element 4 comprises a central channel 7 of the Venturi type, which is directly connected to the central bore 6 of the tool. At the entry of the Venturi tube, a nozzle 8 generates a fluid jet which is directed in a direction opposite to the direction of progress of the drilling tool. The interaction of the Venturi tube 7 and nozzle 8 creates a negative pressure which is transmitted via the channel 6 against the cutting front of the drilling tool, which is fed with drilling fluid via the annular space which is delimited between the organ 4 and the wall of the borehole. In the upper part of the organ 4 , a separator 9 allows the middle part of the fluid flow emerging from the Venturi tube 7 to pass. This part of the flow is recirculated via a channel 10 (dashed line in FIG. 1C) and the tool 5 is again "watered" as indicated above. The remaining part of the fluid loaded with cuttings is drawn off against the surface via a channel 11 which opens into the annular space at a certain distance above the location where the channel 10 opens.

Die Düse 8 wird mit Fluid über einen Ringraum 12 im Körper des Organs 4 gespeist. The nozzle 8 is fed with fluid via an annular space 12 in the body of the organ 4 .

Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt einen röhrenförmigen Körper, der aus Herstellungsgründen aus mehreren Teilen be steht. In der Achse des Körpers 13-14 ist eine Stange 15 aufgehängt, die fest mit dem Körper 13-14 über Träger arme 16 verbunden ist. In der Bohrung des Körpers 13-14 ver schiebt sich ein Kolben 17, der mit Dichtungsringen 18 versehen ist und eine mittige Bohrung aufweist, die dicht von der Stange 15 durchsetzt ist. Der Kolben 17 ist über ein röhrenförmiges Element 19 verlängert, dessen Innen durchmesser größer als der Durchmesser der Stange 15 ist und dessen Außendurchmesser über einen Teil der Bohrung des Körpers 13 einen Ringraum 20 begrenzt.The device according to the invention comprises a tubular body which consists of several parts for manufacturing reasons. In the axis of the body 13-14 a rod 15 is suspended, which is firmly connected to the body 13-14 by means of arms 16 . In the bore of the body 13-14 ver pushes a piston 17 which is provided with sealing rings 18 and has a central bore which is penetrated tightly by the rod 15 . The piston 17 is extended via a tubular element 19 , the inner diameter of which is greater than the diameter of the rod 15 and the outer diameter of which delimits an annular space 20 over part of the bore of the body 13 .

Die Innenbohrung des röhrenförmigen Elementes 19 hat einen Teil 21 verminderten Durchmessers, während der freie Teil der Stange 15 ein Verschlußglied 22 für diesen Teil 21 trägt. Das Verschlußglied besteht beispielsweise aus einem zylindrischen Teil, das in den Teil 21 eindringt. So bildet letzteres sowie das Verschlußglied 22 Verschlußeinrichtungen für die Innenbohrung des röhrenförmigen Elementes 19. Ober halb der Verschlußeinrichtung ist das röhrenförmige Element 19 mit wenigstens einer Öffnung 23 ausgestattet, während ein Ringhohlraum 24 im Körper 14 vorgesehen ist und direkt mit wenigstens einer Leitung 25 in Verbindung steht, die in ihrem unteren Teil in den Ringraum 12 mündet. Das röhren förmige Element 19 ist drehfest mit dem Körper 14, beispiels weise über eine Anordnung bestehend aus Nuten 26 und Keil 27 (clavette), von denen die eine durch das röhrenförmige Element 19, das andere durch den Körper 14 oder auch durch eine Vielfalt von Riffelungen getragen ist.The inner bore of the tubular element 19 has a part 21 of reduced diameter, while the free part of the rod 15 carries a closure member 22 for this part 21 . The closure member consists for example of a cylindrical part which penetrates into the part 21 . The latter and the closure member 22 thus form closure devices for the inner bore of the tubular element 19 . Above the closure device, the tubular element 19 is provided with at least one opening 23 , while an annular cavity 24 is provided in the body 14 and is directly connected to at least one line 25 which opens into the annular space 12 in its lower part. The tubular element 19 is rotationally fixed to the body 14 , for example, via an arrangement consisting of grooves 26 and wedge 27 (clavette), one of which through the tubular element 19 , the other through the body 14 or through a variety of Corrugations is worn.

Der Kopf des Kolbens 17 wird von wenigstens einer kalibrierten Leitung 28 durchsetzt, die die Innenbohrung des Körpers 13 mit der des röhrenförmigen Elements 19 in Verbindung setzt.The head of the piston 17 is penetrated by at least one calibrated line 28 , which connects the inner bore of the body 13 with that of the tubular element 19 .

Im Ringraum 20 ist ein Mechanismus angeordnet, der die Axial verschiebungen des röhrenförmigen Elements 19 bezüglich des Körpers 13-14 begrenzt. Auch ist eine Druckfeder 29 vor gesehen, die sich gegen den Kolben 17 einerseits und gegen eine fest mit dem Körper 13 verbundene Schulter 30 anderer seits abstützt. A mechanism is arranged in the annular space 20 , which limits the axial displacements of the tubular element 19 with respect to the body 13-14 . A compression spring 29 is also seen before, which is supported on the one hand against the piston 17 and on the other hand against a shoulder 30 firmly connected to the body 13 .

Der die Axialverschiebungen des röhrenförmigen Elementes 19 begrenzende Mechanismus umfaßt einen Führungsfinger 33, der durch das röhrenförmige Element 19 getragen ist, sowie zwei Profil(ring)scheiben 31 und 32, die je eine bezüglich des Körpers 14 axialfeste Stellung umfassen, wobei sie mit diesen nicht drehfest verbunden sind. Diese (Ring)scheiben sind unter einander fest, beispielsweise über eine Muffe 34, verbunden, auf der sie in an sich bekannter Weise befestigt sind.The mechanism limiting the axial displacements of the tubular element 19 comprises a guide finger 33 which is supported by the tubular element 19 , and two profiled washers 31 and 32 , each comprising an axially fixed position with respect to the body 14 , but not with them are non-rotatably connected. These (ring) disks are fixed to one another, for example via a sleeve 34 , on which they are fastened in a manner known per se.

Fig. 2 zeigt das Profil dieser (Ring)scheiben. Die obere Scheibe 31 hat ein Sägezahnprofil, wobei eine Flanke parallel zur Achse des Ringes, die andere geneigt ist. Die Zähne 35 sind von gleicher Höhe und in gerader Zahl angeordnet. Obwohl nur vier Zähne dargestellt sind, ist die se Zahl nicht begrenzend. Fig. 2 shows the profile of these (ring) discs. The upper disc 31 has a sawtooth profile, one flank parallel to the axis of the ring, the other inclined. The teeth 35 are arranged at the same height and in an even number. Although only four teeth are shown, this number is not limitative.

Die untere Scheibe 32 hat die gleiche Anzahl identischer Zähne 36; diese sind jedoch zu Gruppen von zwei durch Nuten 37 gleicher Höhe, die parallel zur Achse der Scheiben ver laufen, getrennt. Die geneigten Flanken der Zähne 36 stehen den Schrägflanken der Zähne 35 gegenüber. The lower disk 32 has the same number of identical teeth 36 ; however, these are separated into groups of two by grooves 37 of the same height, which run parallel to the axis of the disks. The inclined flanks of the teeth 36 face the oblique flanks of the teeth 35 .

Die Zähne der beiden Scheiben sind versetzt, die Profile der Zähne wirken zusammen und bilden eine Nocke oder Führungs bahn, derart, daß der Führungsfinger 33 sich im freibelassenen Raum verschieben kann.The teeth of the two disks are offset, the profiles of the teeth work together and form a cam or guide track, such that the guide finger 33 can move in the free space.

Wird die in den Figuren dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung verwendet, so ist der Separator 9 des Organs 4 fest mit dem freien Ende des röhrenförmigen Elements 19 verbunden, welches ebenfalls eine Öffnung 38 trägt, deren Sinn in der folgenden Erläuterung der Gesamtanordnung deut lich wird. If the device according to the invention shown in the figures is used, the separator 9 of the member 4 is fixedly connected to the free end of the tubular element 19 , which also has an opening 38 , the meaning of which becomes clear in the following explanation of the overall arrangement.

Wird die Zirkulation des Bohrfluids unterbunden, so hält die Feder 29 den Kolben 17 in der gestrichelt in Fig. 1A gezeigten Stellung. Korrelativ befindet sich der Führungs finger 33 in der in Fig. 3A oben gezeigten Stellung, gehal ten zwischen zwei Fingern der Scheibe 31. Die Anordnung wird dann mit Bohrfluid unter Druck gespeist, welches entsprechend den Pfeilen F₁ (Fig. 1A) zirkuliert. Der durch den kali brierten Kanal 28 erzeugte Druckverlust stellt sich als Druckdifferenz Δ P zu beiden Seiten des Kolbenkopfes dar, der sich axial nach unten in Fig. 1A gegen die Wirkung der Feder 29 verschiebt. Der Führungsfinger 33 erreicht zunächst die in Fig. 3B gezeigte Stellung, wo er in Kontakt mit der geneigten Flanke des Zahns der Scheibe 32 kommt. Bei Fort setzen seiner Axialverschiebung sorgt der Finger 33 für eine Drehung R ₁ der beiden Scheiben 31 und 32, und der Führungsfinger erreicht seine in Fig. 3C gezeigte Stellung. Während seiner Verschiebung hat der Kolben 17 das röhren förmige Element 19 derart mitgenommen, daß die Öffnung 23 den Ringraum 24 freigelegt hat, während der Teil 21 sich in Höhe des Verschlußglieds 22 setzt und die Öffnung 38 den Kanal 10 (Fig. 1C) freilegt. Die Vorrichtung befindet sich dann in ihrer in durchgezogenen Linien in den Fig. 1A bis 1D gezeigten Stellung. Das Bohrfluid zirkuliert, wie angegeben, entsprechend den Pfeilen F ₁ und F ₂ durch den kalibrierten Kanal 28, in die Bohrung des röhren förmigen Elementes 19, dann durch die Öffnung 23, den Ringraum 24 und in den Kanal 25, der dann das Organ 4 über den Ringraum 12 speist. Der aus der Düse 8 aus tretende Strahl erzeugt einen Unterdruck im mittigen Kanal 6 des Werkzeugs und sorgt so für das Nachobengehen des mit Bohrklein beladenen Fluids durch diesen Kanal. Der Teil des mit Bohrklein beladenen Bohrfluids, welches das Venturirohr durchströmt, geht gegen die Oberfläche nach oben und nimmt den Weg über den Kanal 11 (Fig. 1C) während das "Bewässerungs"- fluid des Werkzeugs den Separator 9 und dann die Öffnung 38 sowie den Kanal 10 durchströmt, bevor es für die Zentripetal benetzung des Werkzeugs sorgt. An der Oberfläche hat der Druck in der Bohrkolonne dann einen ersten Wert P ₁.If the circulation of the drilling fluid is prevented, the spring 29 holds the piston 17 in the position shown in broken lines in FIG. 1A. Correlatively, the guide finger 33 is in the position shown in FIG. 3A above, held between two fingers of the disk 31 . The arrangement is then fed with drilling fluid under pressure, which circulates according to the arrows F ₁ ( Fig. 1A). The pressure loss generated by the calibrated channel 28 is shown as the pressure difference Δ P on both sides of the piston head, which shifts axially downward in FIG. 1A against the action of the spring 29 . The guide finger 33 first reaches the position shown in FIG. 3B, where it comes into contact with the inclined flank of the tooth of the disk 32 . Continuing its axial displacement, finger 33 causes rotation R _{1 of} the two disks 31 and 32 , and the guide finger reaches its position shown in Fig. 3C. During its displacement, the piston 17 has taken the tubular element 19 with it such that the opening 23 has exposed the annular space 24 , while the part 21 sits at the level of the closure member 22 and the opening 38 exposes the channel 10 ( FIG. 1C). The device is then in its position shown in solid lines in FIGS. 1A to 1D. The drilling fluid circulates, as indicated by arrows F ₁ and F _2, through the calibrated channel 28 , into the bore of the tubular member 19 , then through the opening 23 , the annular space 24 and into the channel 25 , which then the organ 4th feeds over the annular space 12 . The jet emerging from the nozzle 8 creates a negative pressure in the central channel 6 of the tool and thus ensures that the fluid loaded with cuttings is relieved through this channel. The part of the drilling fluid loaded with cuttings which flows through the Venturi tube goes up against the surface and takes the path via the channel 11 ( FIG. 1C) while the "irrigation" fluid of the tool separates the separator 9 and then the opening 38 and flows through the channel 10 before it ensures the centripetal wetting of the tool. The pressure in the drilling column then has a first value P ₁ on the surface.

Will man den Strömungssinn des Bohrfluids in Höhe des Werk zeugs umkehren, so arbeitet man wie folgt. Man unterbricht die Bohrfluidspeisung; der Kolben 17, der dann nur noch der Wirkung der Feder ausgesetzt ist, geht axial nach oben.If you want to reverse the flow direction of the drilling fluid at the level of the tool, you work as follows. The drilling fluid supply is interrupted; the piston 17 , which is then only exposed to the action of the spring, goes axially upwards.

Während dieser Axialverschiebung erreicht der Führungs finger zunächst die geneigte Flanke eines Zahns der Schei be 31 (Fig. 3D). Bei Fortsetzen der Verschiebung sorgt er für eine Drehung R ₂ der Scheiben 31 und 32. Der Führungs finger 33 erreicht dann seine obere Grenzstellung (Fig. 3E) und der Kolben 17 befindet sich von neuem in seiner Aus gangsstellung. Durch Wiederherstellung der Bohrfluidspeisung wird der Kolben in der Figur von neuem nach unten bewegt. Der Führungsfinger erreicht die Stellung 3 F und veranlaßt eine Drehung R ₃ der Scheiben 31 und 32 (Fig. 3G), bevor er in den Boden der Nut 37 (Fig. 3H) eindringt.During this axial displacement, the guide finger first reaches the inclined flank of a tooth of the disk 31 ( FIG. 3D). As the displacement continues, it causes rotation R _{2 of} the disks 31 and 32 . The guide finger 33 then reaches its upper limit position ( Fig. 3E) and the piston 17 is again in its starting position. By restoring the drilling fluid supply, the piston is moved downward again in the figure. The guide finger reaches position 3 F and causes the discs 31 and 32 ( Fig. 3G) to rotate R ₃ before entering the bottom of the groove 37 ( Fig. 3H).

In dieser Stellung maskiert das röhrenförmige Element 19 den Ringraum 24 sowie die Eintrittsöffnungen der Kanäle 10 und 11 völlig (strichpunktiert in Fig. 1C angedeutet). Gleichzeitig befindet sich der verengte Bohrungsteil 21 in der strichpunktiert in Fig. 1B gezeigten Stellung, derart, daß das Schlußorgan 22 völlig von diesem Teil 21 gelöst ist.In this position, the tubular element 19 completely masks the annular space 24 and the inlet openings of the channels 10 and 11 (indicated by dash-dotted lines in FIG. 1C). At the same time, the narrowed bore part 21 is in the position shown in broken lines in FIG. 1B, such that the closing member 22 is completely detached from this part 21 .

Nach Durchströmen des kalibrierten Kanals 28 zirkuliert das Bohrfluid im röhrenförmigen Element 19 wie durch den strich punktierten Pfeil F ₃ angegeben und speist den zentralen Kanal 5 des Werkzeugs direkt über dem Kanal 7 des Organs 4 und erzeugt so eine Zentrifugal"bewässerung" des Werkzeugs. Das mit Bohrklein beladene Fluid steigt wieder an die Ober fläche über den durch die Wandung des Bohrlochs und die Bohrkolonne begrenzten Ringraum. Unter Arbeitsbedingungen hat der Druck in der Bohrkolonne einen zweiten Wert P ₂, der sich vom ersten Wert P ₁ unterscheidet. After flowing through the calibrated channel 28, the drilling fluid circulates in the tubular element 19 as indicated by the dash-dotted arrow F ₃ and feeds the central channel 5 of the tool directly above the channel 7 of the organ 4 and thus generates a centrifugal "irrigation" of the tool. The fluid loaded with cuttings rises again to the surface above the annular space delimited by the wall of the borehole and the drilling column. Under working conditions, the pressure in the drilling column has a second value P ₂ , which differs from the first value P ₁ .

Wird die Bohrfluidzirkulation von neuem unterbunden, so geht der Kolben 17 unter der Wirkung der Feder 29 nach oben; der Führungsfinger 33 erreicht zunächst die in Fig. 3I dar gestellte Stellung, bevor eine neue Drehung der Scheibe 33 und 34 (Fig. 3J) eintritt. If the drilling fluid circulation is prevented anew, the piston 17 goes up under the action of the spring 29 ; the guide finger 33 first reaches the position shown in Fig. 3I before a new rotation of the disc 33 and 34 ( Fig. 3J) occurs.

Die Vorrichtung befindet sich dann erneut in Ausgangsstellung, aus der durch eine Aufeinanderfolge von Bohrfluidspeisungen un ter Druck, gefolgt von einer Unterbrechung der Speisung die Zirkulationsrichtung des Bohrfluids in Höhe des Werkzeugs um gekehrt werden kann. So bilden der Kolben 17, das röhrenförmige Element 19 sowie die Verschlußorgane 21-22 ein Verteilerorgan, das in der mittigen Bohrung des Körpers der Vorrichtung unter der Wirkung der Druckfluidzirkulation verschiebbar ist und eine erste Stellung aufweist, in der das Fluid ausschließlich über die mittige Bohrung abgezogen wird, um eine erste Art der Werkzeugspeisung sicherzustellen und hat eine zweite Stellung, in der das Fluid ausschließlich über den Kanal 25 abgezogen wird, um eine zweite Art der Werkzeugspeisung sicherzustellen, wobei dieses Verteilerorgan in der Lage ist, abwechselnd von der einen in die andere Stellung durch eine wechselnde Folge von Zirkulationen und Unterbrechungen der Zirkulation des Fluids überzugehen.The device is then again in the starting position, from which the direction of circulation of the drilling fluid at the level of the tool can be reversed by a succession of drilling fluid feeds under pressure, followed by an interruption of the feed. Thus, the piston 17 , the tubular element 19 and the closure members 21-22 form a distributor member which is displaceable in the central bore of the body of the device under the action of the pressure fluid circulation and has a first position in which the fluid is only via the central bore is withdrawn in order to ensure a first type of tool feed and has a second position in which the fluid is drawn off exclusively via the channel 25 in order to ensure a second type of tool feed, this distributor element being able to alternate from one to the other to change position by an alternating sequence of circulations and interruptions in the circulation of the fluid.

Vorstehend wurde die Vorrichtung beschrieben in Zuordnung zu einem einen Unterdruck erzeugenden Organ 4. So kann man auch die Vorrichtung nach der Erfindung verwenden, um direkt den mittigen Kanal eines üblichen Bohrwerkzeugs über die Bohrung des röhrenförmigen Elementes zu speisen und eine Zentrifugal"bewässerung" der Schneidfront zu erhalten oder das Werkzeug über den dieses Werkzeug umgebenden Ringraum zu speisen, indem man den Kanal 25 an der Außenfläche des Körpers 14 derart münden läßt, daß der Kanal mit dem be grenzten Ringraum zwischen Bohrkolonne und Bohrlochwandung in Verbindung steht. The device has been described above in association with an organ 4 generating a negative pressure. So you can also use the device according to the invention to feed directly the central channel of a conventional drilling tool through the bore of the tubular element and to obtain a centrifugal "irrigation" of the cutting front or to feed the tool through the annular space surrounding this tool by one can open the channel 25 on the outer surface of the body 14 such that the channel communicates with the annular space between the drilling column and the borehole wall.

Andere Modifikationen können im Rahmen der Erfindung vor genommen werden, so können die den Weg oder die Nockenführungs bahn des Fingers 33 begrenzenden (Ring)scheiben beispiels weise unbeweglich bezüglich des Gehäuses der Vorrichtung sein, wobei der Führungsfinger dann das röhrenförmige Element 19 in Drehung versetzt. Die Einrichtungen zum Verschließen der Boh rung des röhrenförmigen Elementes können ebenfalls aus einer Klappe und einem Klappensitz bestehen, wobei das erstere fest bezüglich der Stange 15, das zweite bezüglich des Elementes 19 ausgebildet ist.Other modifications can be made within the scope of the invention, for example, the path or the cam guide path of the finger 33 limiting (ring) disks, for example, immovable with respect to the housing of the device, the guide finger then rotating the tubular element 19 . The means for closing the bore of the tubular element can also consist of a flap and a flap seat, the former being fixed with respect to the rod 15 , the second with respect to the element 19 .

Claims

1. Device for reversing the direction of circulation of a pressurized fluid which feeds a boring machine via a drilling column, with a housing between the drilling column and tool, a central bore in this housing, the first end of which is directly connected to the drilling column, one in leave the housing be, in the central bore opening channel, a distributor organ in this central bore, the distributor member having a first position in which the fluid is withdrawn under pressure exclusively via the second end of the central bore to a first type of food ensure the tool and has a second position in which the fluid is withdrawn under pressure exclusively via the sen channel and ensures a second type of feed for the tool, characterized in that the distributor member ( 17 ) under the effect of the circulation of the pressure fluid is displaceable is and from one position to the other due to an alternation v on circulations and interruptions in fluid circulation.

2. Device according to claim 1, characterized in that the distributor member ( 17 ) has a tightly in the central bore ( 6 ) sliding piston head ( 17 ), the piston ( 17 ) with the housing ( 13 ) via elastic devices ( 18th ) and a tubular element ( 19 ) extends the piston ( 17 ) on the side where the housing ( 4, 13, 14 ) is connected to the tool ( 5 ), that a calibrated channel ( 28 ) in the piston head ( 17 ) the central bore ( 6 ) with the inner bore of the tubular element ( 19 ) in connection and an opening ( 24 ) in the wall of the tubular element ( 19 ) is recessed, with a closure member ( 22 ) for the free end of the tubular element ( 19 ) and a mechanism ( 31, 32, 33, 34 ) limiting the axial displacements of the tubular element ( 19 ) are arranged in such a way that in a first position the opening ( 24 ) communicates with the channel ( 28 ) , during this Ve Conclusion organ ( 22 ) completely closes the free end of this tubular element ( 14 ) and that in a second position this closure organ ( 22 ) completely releases the free end of the tubular element ( 14 ) while the opening ( 24 ) with the channel ( 28 ) is no longer connected.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the mechanism ( 31, 32, 33, 34 ) has a guide finger ( 33 ) and a cam which cooperate to limit the axial displacements of the distributor member ( 22 ), one of these organs fixed to the housing, the other is connected to the distributor element.